再生粗骨料替代率對各齡期再生混凝土強(qiáng)度影響的試驗研究

鄭居煥　莊金平

(1.福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院　2.福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點實驗室　福建福州　350118)

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再生粗骨料替代率對各齡期再生混凝土強(qiáng)度影響的試驗研究

鄭居煥1,2莊金平1,2

(1.福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院2.福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點實驗室福建福州350118)

針對再生粗骨料替代率對再生混凝土強(qiáng)度發(fā)展趨勢的影響進(jìn)行了試驗研究，再生粗骨料替代率分別為30%、 60%、100%，再生骨料混凝土的齡期分別為7d、14d、28d、60d和90d。試驗結(jié)果表明：再生骨料混凝土的強(qiáng)度隨著替代率的增大而略有降低，替代率達(dá)到100%時，各齡期混凝土強(qiáng)度降低約9%～11%；隨著齡期的發(fā)展，再生骨料混凝土強(qiáng)度的發(fā)展趨勢與普通混凝土類似，前14d發(fā)展迅速，后期發(fā)展較為緩慢。

再生粗骨料；骨料替代率；混凝土強(qiáng)度；齡期

0　引言

目前，城市改造產(chǎn)生的建筑垃圾已經(jīng)占到我國城市垃圾的30%～40%，其中廢棄混凝土又是建筑垃圾的主要組成部分。再生骨料混凝土的利用可以變廢為寶，緩解目前天然骨料短缺和資源大量消耗的態(tài)勢，而且可以避免因處理廢棄混凝土而征用大量土地，以及清運、堆放過程中引起的環(huán)境污染和社會問題。

然而，采用再生骨料替代天然骨料后，由于其再生骨料的強(qiáng)度、空隙率、吸水率與天然石子不同，導(dǎo)致各齡期混凝土強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律與普通混凝土不一致。目前一些研究者對再生混凝土的配合比、立方體強(qiáng)度指標(biāo)、棱柱體強(qiáng)度指標(biāo)等進(jìn)行了研究[1～4]，但為再生骨料混凝土早齡期的力學(xué)性能指標(biāo)的研究尚較為少見。為此，本文針對再生骨料替代率，分別測試再生粗骨料混凝土在7d、14d、28d、60d和90d齡期下的立方體抗壓強(qiáng)度，探討再生骨料替代率對混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律的影響。

1　再生混凝土配合比設(shè)計和再生混凝土骨料

1.1再生混凝土配合比設(shè)計

以再生粗骨料替代率作為變量，研究再生骨料替代率對各齡期再生混凝土強(qiáng)度和工作性能的影響。再生粗骨料替代率分別為：0%、 30%、 60%、100%，齡期分別為7d、 14d、 28d、 60d、 90d。各組實驗參數(shù)如表1 所示。

表1　再生粗骨料混凝土配合比

備注：

①C-水泥，F(xiàn)-粉煤灰，PGT-偏高嶺土，W-水泥，S-砂，NA-普通骨料，RA-再生骨料；W/B-水膠比，F(xiàn)A/B-粉煤灰/膠凝材料，PGT/B-偏高嶺土/膠凝材料，RA/A-再生骨料/骨料；A-骨料，B-膠凝材料包括水泥、偏高嶺土、粉煤灰；

②高效減水劑摻量：約31.5%膠凝材料；砂率按35%取；

③每個配合比試塊做標(biāo)準(zhǔn)試塊5組；

④養(yǎng)護(hù)采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期采用7d、14d、28d、60d和90d。

1.2再生混凝土混凝土骨料

再生骨料混凝土破碎后，進(jìn)行過篩，確保骨料的粒徑控制在5mm～20mm左右，如圖1所示。同時，對天然和再生骨料壓碎指標(biāo)進(jìn)行了測定，測定結(jié)果如表2。從表2可以看出：根據(jù)測定結(jié)果得出再生粗骨料壓碎指標(biāo)值偏大，分析其原因可能是再生粗骨料部分原材料(廢棄混凝土)強(qiáng)度偏低有關(guān)。

圖1　破碎再生混凝土骨料表2　天然和再生粗骨料壓碎指標(biāo)表

骨料類別骨料狀態(tài)GG1壓碎指標(biāo)ζ(%)算 術(shù)平均值天然骨料飽和面干氣干3125277011.43262290211.0308128059.0304727479.811.29.4再生骨料飽和面干氣干2251180219.92308183920.32431186023.52327184420.820.122.2

2　再生粗骨料替代率對立方體抗壓強(qiáng)度的影響

按照再生粗骨料不同替代率，對不同齡期的再生混凝土立方體試塊進(jìn)行抗壓試驗，試驗結(jié)果如表3所示。表3為水泥、砂、粉煤灰、偏高嶺土、粗骨料用量相同，水膠比相近(隨粗骨料替代率增大略有提高)，但再生骨料替代率不同的混凝土在齡期分別為7d、14d、28d、60d和90d立方體抗壓強(qiáng)度值，圖2為不同齡期(7d、14d、28d、60d、90d)再生粗骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度-替代率曲線，由表3和圖2可以看出，與普通混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相比，再生粗骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度有一定程度的降低且隨著替代率的增大而降低，替代率為30%、60%和100%時，28d立方體抗壓強(qiáng)度與普通混凝土相比平均降低9.66%、7.43 %和11.33%左右，60d平均降低8.74%、5.79%和10.12%左右，90d平均降低7.87%、5.58%和9.69%左右。立方體抗壓強(qiáng)度隨替代率增加而降低的原因可能有：

①再生粗骨料表觀密度小、孔隙率較高及壓碎指標(biāo)偏大；

②為滿足混凝土工作性能，隨粗骨料替代率增大水膠比略有提高；

③再生粗骨料與老水泥石之間及再生粗骨料與新水泥石之間粘結(jié)界面強(qiáng)度較低，隨粗骨料替代率的增加粗骨料與水泥石薄弱界面增多。

由表3中和圖2中還可看出：

(1)養(yǎng)護(hù)齡期28d以前，立方體抗壓強(qiáng)度隨粗骨料替代率的增大有一定波動；

(2)養(yǎng)護(hù)齡期28d以后，立方體抗壓強(qiáng)度隨粗骨料替代率的增大逐漸降低且近似呈線性關(guān)系；

(3)當(dāng)齡期為60d和90d時，立方體抗壓強(qiáng)隨替代率的增大逐漸降低已呈較明顯的線性關(guān)系。

表3　再生粗骨料替代率對立方體抗壓強(qiáng)度的影響

圖2立方體抗壓強(qiáng)度隨粗骨料替代率變化曲線

3　養(yǎng)護(hù)齡期對立方體抗壓強(qiáng)度的影響

本文試驗養(yǎng)護(hù)齡期采用7d、14d、28d、60d和90d，圖3為不同粗骨料替代率(0、30%、60%、90%)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期變化的曲線圖。由圖3可知：盡管粗骨料替代率發(fā)生變化，再生粗骨料混凝土卻與普通混凝土相同，立方體抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加而逐漸增長，早期(7d～14d)增長速度較快，中期(14d～28d)增長速度逐漸變慢，28d～60d增長速度較小，60d～90d增長速度也不大但比28d至60d略有增加。再生粗骨料混凝土各齡期立方體抗壓強(qiáng)度均比普通混凝土有所降低，替代率對60d及以上齡期的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度影響減小；粗骨料替代率為60%時，齡期28d、60d和90d立方體抗壓強(qiáng)度的降幅為7.43%、5.79%和5.58%。

圖3　立方體抗壓強(qiáng)度隨齡期變化曲線

4　結(jié)論

本文對廢棄物再生粗骨料配制混凝土進(jìn)行了試驗研究，分析了再生粗骨料混凝土粗骨料替代率對各齡期立方體抗壓強(qiáng)度的影響，結(jié)論如下：

(1)與普通混凝土相比，再生粗骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度有一定程度的降低，且隨替代率的增大逐漸降低，呈較明顯的線性關(guān)系。

(2)盡管粗骨料替代率發(fā)生變化，再生粗骨料混凝土卻與普通混凝土相同，立方體抗壓強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加而逐漸增長，但隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加增長速度逐漸減小；再生粗骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度早期均比普通混凝土有所降低，但隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，替代率對60d以上齡期的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度影響比較小。

[1]林志偉.基于綜合利用建筑垃圾再生骨料混凝土的研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2007.

[2]杜朝華.建筑垃圾再生骨料混凝土及構(gòu)件受力性能研究[D].鄭州:鄭州大學(xué),2012.

[3]陳宗平,徐金俊, 鄭華海,等.再生混凝土基本力學(xué)性能試驗及應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系[J]. 建筑材料學(xué)報,2013,16(1):24-32.

[4]陳宗平,薛建陽,余興國,等.再生混凝土軸心抗壓強(qiáng)度試驗研究[J].混凝土,2011,9:4-7.

Experiment Research on Recycled coarse aggregate replacement rate effects on recycled concrete strength

ZHENG Juhuang1,2ZHUANG Jinping1,2

(1. Civil Engineering of Fujian University of Technology, Fuzhou 350118；2. Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Technology and Informatization in Civil Engineering, Fuzhou 350108)

The recycled coarse aggregate replacement rate effect on concrete strength development were studied in the paper. The replacement rate of recycled coarse aggregate are 30%, 60% and 30% respectively and the recycled aggregate concrete age are 7 days, 14days, 60days, 28days and 90days. The experimental results show that the strength of the recycled aggregate concrete is slightly decreased with the the replacement rate increase. When replacement rate reaches 100%, the decrease of strength of concrete were about 9% ～ 11%. Before 14 days , the strength development of recycled aggregate concrete is rapid with the development of the ages ,while development is relatively slow after 14 days.

Recycled coarse aggregate; Recycled coarse aggregate replacement rate; Concrete strength,;Age

福建工程學(xué)院本科試驗教學(xué)教改項目(SJ2013015)；福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃 2013年度課題(FJJKCG13-070)

鄭居煥(1973.11-)，男，副教授。

E-mail:314110465@qq.com

2016-04-27

TU502

A

1004-6135(2016)08-0118-03